JP4893220B2 - 樹脂の多層射出成形方法及び樹脂の多層射出成形装置 - Google Patents
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Description
(1)成形品に装飾性や多様性を高めるために成形品の表面に、たとえば、ソフト感を有した樹脂層、あるいは、高級感を有した着色樹脂層を積層した構造体とする積層成形。
(2)リサイクル材の有効利用および成形品の補強のために、樹脂成形品の内部にリサイクル材または補強材入りの樹脂材料などを充填するサンドイッチ成形。などの方法が提案されている。
また、シリンダストロークが長いことから、制御応答性が低い。さらに、シリンダストロークの制御量と金型の移動量が一対一であるので、位置制御特性の低さから多層射出成形を行うと成形品の厚みが高精度な成形品を得ることができないといった問題があった。
この方法によれば、高い精度で可動盤と固定盤との間隔を一定に保つことができる。(特許文献2参照)
即ち、2層目の樹脂成形材料を射出充填後にトグル機構を駆動して型開を行い、金型キャビティ容積を拡大して2層目の成形樹脂材料の充填空間を確保した際の屈曲状態でのトグル機構では、2層目の射出充填圧力が可動型面に作用すると、可動盤位置を保持して抗するに必要で十分な保持力を得ることができない。このため、充填圧力が可動型面に作用すると、可動盤が後退してさらに金型キャビティ容積が拡大して成形品の厚み精度が維持できないという問題があった。
前記請求項3に係る樹脂の多層射出成形方法では、成形品冷却完了後の型開の開始から次サイクルの型閉開始までの間に、型厚調整機構を駆動してトグル機構を1層目成形の所定位置まで移動させることから、成形サイクルタイムを延長することがない。
ビティ容積拡大位置の微調整などを高精度に、且つ、再現性高く行うことができる。
図1〜図9は本発明を実施するための最良の形態に係り、図1は本発明実施形態による樹脂の多層射出成形装置の全体構想図、図2は型厚調整機構を概念的に示した構想図面である。図3は成形動作手順を示すフローチャート、図4は2層目の樹脂成形材料を発泡させる成形動作手順を示すフローチャート、図5は成形工程の概略を説明する工程説明図、図6は2層目の樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
図7は他の実施形態を示す樹脂の多層射出成形装置の全体構想図、図8は他の実施形態による成形工程の概略を説明する工程説明図、図9は他の実施形態の2層目樹脂成形材料を発泡させる成形工程の概略を説明する工程説明図である。
また、型締装置110に備えたリンク駆動機構18のクロスヘッド駆動軸23には、クロスヘッド17の位置を検出するための位置センサとしてのストロークセンサ24が取付けられており、ストロークセンサ24によってクロスヘッド17の位置を正確に検出することができる。
符号28は、型厚調整機構19によってトグル機構16とともに移動するリンクハウジング11の移動量を検出してダイハイト位置を検出するダイハイト位置センサであり、ダイハイト位置を正確に検出することができる。
また、本実施形態においては、図1に示すような電動サーボモータ22をクロスヘッド17の駆動手段としたが、本発明に適用できる本実施の形態に限らず、クロスヘッド17の駆動手段として油圧シリンダなどを本発明に適用しても良い。そして、型締装置110は図示しないマシンベース上に載置された構成となっている。
図1に示す射出装置120は、金型キャビティ33内に1層目の樹脂成形材料を供給する第1射出ユニット41と、2層目の樹脂成形材料を供給する第2射出ユニット42とからなり、それぞれの射出ユニットがバレルとバレルに内装されフライトを有するスクリュと、バレル内に樹脂成形材料を供給するホッパとを備え、スクリュを前後進させるスクリュ移動手段と、スクリュを回転駆動するスクリュ回転駆動手段が設けられている。
そして、第1射出ユニット41と第2射出ユニット42は、樹脂流路を開閉するシャットオフバルブ43,44とを有している。
また、本実施形態における射出装置100のスクリュ移動手段及びスクリュ回転手段は電動サーボモータを駆動源としたが、本発明に適用できる実施形態は本実施例に限らず、油圧シリンダと油圧モータを駆動源とした移動及び回転手段であっても良い。
型厚調整機構19により移動するリンクハウジング11の移動量は、前述したダイハイト位置を検出するダイハイト位置センサ28により検出される。本実施形態では、4本のタイバー21にそれぞれ独立してタイバーナット27を駆動する駆動手段を備えて、四軸が同期又は個別に駆動される構成としたが、2本のタイバーを一対として、または4本のタイバー21を一組として一つの駆動手段で駆動する形態であって良い。
(a)先に型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置設定値(S1)に基づいて型閉動作を行う。ストロークセンサ24の検出信号が設定値(S1)に達した後は設定値(S1)を保持するように電動サーボモータ22を制御して位置保持制御を行う(トグル機構はメカロック状態)。
(b)第1射出ユニット41のシャットオフバルブ43を開いて、1層目の溶融樹脂を金型キャビティ33内に射出充填する。1層目の溶融樹脂が射出充填され保圧が完了した後、シャットオフバルブ43を閉じ、次いで第1層目樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
(d)型締力が解放されストロークセンサ24の検出信号が設定値(S2)に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値(S12)に基づいてダイハイト後退動作を行って可動盤13を後退させ金型キャビティ33の容積を拡大、第1層樹脂表面と可動型キャビティ面との間に2次キャビティ34を形成する。ダイハイト位置センサ28の検出信号が設定値(S12)に達した後は設定値(S12)を保持するように駆動手段29を制御して位置保持制御を行う(トグル機構は屈曲状態)。
(f)第2射出ユニット42のシャットオフバルブ44を開いて、2層目の溶融樹脂を2次キャビティ34内に射出充填する。2層目の溶融樹脂が射出充填され保圧が完了した後、シャットオフバルブ44を閉じ、次いで第2層目樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
(h)型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値(S11)に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構16を前進させる。ダイハイト位置センサ28の検出信号が設定値(S11)に達した後は、設定値(S11)を保持するように駆動手段29を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
(f)第2射出ユニット42のシャットオフバルブ44を開いて、発泡層となる2層目の溶融樹脂を2次キャビティ34内に射出充填する。2層目の溶融樹脂が射出充填完了された後、シャットオフバルブ44を閉じ、次いで第2層目樹脂の2次キャビティ接触面にスキン層が形成され、該スキン層の形成状態に応じて設定される所定の時間(t1)型締状態を保持する。
(g)第2層目の2次キャビティ接触面にスキン層が形成された後、型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置(S4)に基づいて型開動作を行って可動盤13を後退させ2次キャビティ34の容積を拡大する。そして、該拡大されたキャビティ内で2層目樹脂を発泡させる。ストロークセンサ24の検出信号が設定値(S4)に達した後は、所定の冷却時間まで設定値(S4)を保持するように電動サーボモータ22を制御して位置保持制御を行う(トグル機構は屈曲状態)。
(i)型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値(S11)に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構16を前進させる。ダイハイト位置センサ28の検出信号が設定値(S11)に達した後は、設定値(S11)を保持するように駆動手段29を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
また、2次キャビティを第1層樹脂表面と可動型キャビティ面との間に形成する構成としたが、本発明に適用できる実施形態は本実施例に限らず、第1層樹脂表面と固定型キャビティ面との間に形成する構成であっても良い。
図7に示す射出成形装置200について、前述した図1に示す射出成形装置100と異なる点について説明する。射出成形装置200の第2射出ユニット52が、第1射出ユニット51と同様に固定盤12の背面に射出成形装置200の軸線方向に射出ノズル56を介して連通して配されて、射出ノズル56に取付けられたシャットオフバルブ55を切替えることによって2種類の溶融樹脂を金型60のキャビティ33及び34に供給するように構成されている。金型60、型締装置110と制御装置230の基本構成はそれぞれ図1に示したものと同じである。
(a)先に型締条件設定器で設定したクロスヘッド位置設定値(S1)に基づいて型閉動作を行う。ストロークセンサ24の検出信号が設定値(S1)に達した後は設定値(S1)を保持するように電動サーボモータ22を制御して位置保持制御を行う(トグル機構はメカロック状態)。
(b)第1射出ユニット51のシャットオフバルブ53を開くとともに射出ノズル56内のシャットオフバルブ55を切替え、基材となる1層目の溶融樹脂を金型キャビティ33内に射出充填する。1層目の溶融樹脂が射出充填完了された後、シャットオフバルブ53を閉じるとともに射出ノズル56内のシャットオフバルブ55を2層目の樹脂の射出充填方向に切替え、次いで基材樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
(d)型締力が解放されストロークセンサ24の検出信号が設定値(S2)に達したことを検出した後、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値(S12)に基づいてダイハイト後退動作を行って可動盤13を後退させ金型キャビティ33の容積を拡大、第1層樹脂表面と可動型キャビティ面との間に2次キャビティ34を形成する。ダイハイト位置センサ28の検出信号が設定値(S12)に達した後は設定値(S12)を保持するように駆動手段29を制御して位置保持制御を行う(トグル機構は屈曲状態)。
(f)第2射出ユニット52のシャットオフバルブ54を開いて、核材となる2層目の溶融樹脂を基材樹脂の内部に射出充填する。2層目の溶融樹脂が射出充填完了された後、シャットオフバルブ54を閉じるとともに射出ノズル56内のシャットオフバルブ55を1層目の樹脂の射出充填方向に切替える。
(g)次いで、核材となる2層目の樹脂が固化する前に、第1射出ユニット51を駆動して1層目の溶融樹脂を適量充填し成形品表面の核材充填の痕跡を除去する。そして、この充填動作によってシャットオフバルブ55からノズル先端までの樹脂流路内の溶融樹脂は1層目の樹脂に置き換えられ、次成形時に1層目樹脂と2層目樹脂とが混ざり合うことがない。核材の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間冷却が行われる。
(i)型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値(S11)に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構16を前進させる。ダイハイト位置センサ28の検出信号が設定値(S11)に達した後は、設定値(S11)を保持するように駆動手段29を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
(f)第2射出ユニット52のシャットオフバルブ54を開いて、核材となる2層目の発泡剤を含む溶融樹脂を1層目の基材樹脂の内部に射出充填する。2層目の溶融樹脂を射出充填完了の後、シャットオフバルブ54を閉じるとともに射出ノズル56内のシャットオフバルブ55を1層目の樹脂充填方向に切替える。
(g)次いで、2層目の樹脂が発泡また固化する前に、第1射出ユニット51を駆動して1層目の溶融樹脂を適量充填し成形品表面の核材充填の痕跡を除去する。そして、この充填動作によってシャットオフバルブ55からノズル先端までの樹脂流路内の溶融樹脂は1層目の樹脂に置き換えられ、次成形時に1層目樹脂と2層目樹脂とが混ざり合うことがない。核材の気泡核形成状態及び1層目樹脂の冷却固化状態に応じて設定される所定の時間型締力が保持される。
(i)発泡層の冷却が完了してことを検知した後、型締条件設定器で設定した型開位置設定値に基づいて型開動作を行って可動盤13を後退させる。ストロークセンサ24の検出信号が設定値に達した後は型開位置を保持するように電動サーボモータ22を制御して位置保持制御を行う(トグル機構は屈曲状態)。次いで、成形品は金型30から押出され射出成形機外へ取り出される。
(j)型開の完了を検出した後に成形品の押出し動作が行われるとともに、型締条件設定器で設定したダイハイト位置設定値(S11)に基づいてダイハイト前進動作を行って型締条件設定器で設定した型締力を得る位置までトグル機構16を前進させる。ダイハイト位置センサ28の検出信号が設定値(S11)に達した後は、設定値(S11)を保持するように駆動手段29を制御して位置保持制御を行い次成形の開始信号を待機する。
そして、冷却完了後の型開工程の開始から次サイクルの型閉開始までの間に、型厚調整機構を駆動してトグル機構を1層目成形の型締力設定位置まで移動させることから、成形サイクルタイムを延長することがない。
この場合においては、1層目の樹脂成形材料を射出充填の後トグル機構を駆動してクロスヘット位置設置値(S1)とする構成が好ましい。
また、1層目樹脂に発泡剤を含む樹脂成形材料を用い、第1層目を発泡させた多層射出成形品や1層目及び2層目いずれも発泡剤を含む樹脂成形材料を用いて、発泡層と発泡層を積層した多層射出成形品を得ることができる。そして、本発明の実施形態では発泡成形動作を所定の発泡型開位置(S4)まで1段で可動盤を後退させる構成としたが、成形する樹脂材料や発泡剤の種類に応じて多段で可動盤を後退させる構成であっても良い。
12 固定盤
13 可動盤
16 トグル機構
17 クロスヘッド
18 リンク駆動機構
19 型厚調整機構
21 タイバー
22 電動サーボモータ
23 クロスヘッド駆動軸
24 ストロークセンサ
25 型締力センサ
26 可動盤位置センサ
27 タイバーナット
28 ダイハイト位置センサ
29 駆動手段
30、60 金型
31、61 固定型
32、62 可動型
33 金型キャビティ
34 2次キャビティ
41、51 第1射出ユニット
42、52 第2射出ユニット
43、44、53、54、55 シャットオフバルブ
56 射出ノズル
71 型締制御部
72 射出制御部
100、200 射出成形装置
110 型締装置
120、220 射出装置
130、230 制御装置
S1 クロスヘット位置(1層目型締完了設定値)
S2 クロスヘット位置(型締力解放設定値)
S3 クロスヘット位置(2層目型締完了設定値)
S4 クロスヘット位置(発泡型開設定値)
S11 ダイハイト位置(1層目成形設定位置)
S12 ダイハイト位置(2層目成形設定位置)
t1 2層目冷却時間
Claims (8)
- 金型キャビティに少なくとも2種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、
金型キャビティ内に1層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第1層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に2次キャビティを形成して、該形成した2次キャビティに2層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記2次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする樹脂の多層射出成形方法。 - 金型キャビティに少なくとも2種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置とを用いて、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形方法であって、
金型キャビティ内に1層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第1層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に2次キャビティを形成して、第1層目の樹脂成形材料の内部に2層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記2次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させて行うことを特徴とする樹脂の多層射出成形方法。 - 前記2層目の樹脂成形材料を射出充填した後、前記可動盤が後退して多層成形品を取り出すための型開の開始から次サイクルの型閉開始までの間で、1層目樹脂充填の際の型締力設定位置となるまで前記型厚調整機構を駆動してトグル機構を前進させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の樹脂の多層射出成形方法。
- 前記1層目及び/又は2層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記1層目及び/又は2層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の樹脂の多層射出成形方法。
- 金型キャビティに少なくとも2種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、
金型キャビティ内に1層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第1層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に2次キャビティを形成して、該形成した2次キャビティに2層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記2次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする樹脂の多層射出成形装置。 - 金型キャビティに少なくとも2種類の樹脂成形材料を射出充填する射出装置と、トグル機構を用いて金型の開閉と型締とを行う型締装置と、を備え、多層成形品を得る樹脂の多層射出成形装置であって、
金型キャビティ内に1層目の樹脂成形材料を射出充填して成形した後に、可動盤を後退させ前記金型キャビティを拡大し第1層目の樹脂成形材料と金型キャビティ面との間に2次キャビティを形成して、第1層目の樹脂成形材料の内部に2層目の樹脂成形材料を射出充填するに際し、
前記2次キャビティの形成は、型締装置のトグル機構を駆動して型締力を解放し、次いで、前記可動盤がトグル機構のロッキング状態で所定の金型キャビティ拡大位置となるまで型厚調整機構を駆動してトグル機構を後退させた後、前記トグル機構を駆動してトグル機構のロッキング状態まで可動盤を前進させるように構成したことを特徴とする樹脂の多層射出成形装置。 - 前記型厚調整機構は、型締装置のリンクハウジング背面の四隅に挿通して架設されタイバーに螺合するタイバーナットそれぞれに設けた駆動手段により四軸が同期または個別に駆動するように構成したことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の樹脂の多層射出成形装置。
- 前記1層目及び/又は2層目が物理発泡剤や化学発泡剤などの発泡剤を含んだ樹脂成形材料であって、前記1層目及び/又は2層目の射出充填後にトグル機構を駆動して前記可動盤を所定の発泡位置まで後退させるように構成したことを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の樹脂の多層射出成形装置。
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